UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CUENCA, SEDE AZOGUES

UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS,

ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

MATERIA:

INSTRUMENTACIÓN

CATEDRATICO:

JUAN CARLOS ORTEGA O.

ALUMNO:

CARLOS DUCHI

FRANKLIN DUTAN

ALVARO GUAMÁN

CURSO:

QUINTO AÑO

2014 – 2015

1. TÍTULO:

DISEÑO DE UN SISTEMA DE SENSADO QUE PERMITE

MEDIR VELOCIDADES Y TEMPERATURA

2. OBJETIVO GENERAL:

Diseñar un sistema de sensado que permita medir velocidades y temperatura.

2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Desarrollar un sistema de control que permita adquirir y verificar los

valores de velocidad y temperatura dentro de una misma aplicación

Realizar la adquisición y programación mediante el microcontrolador

programable (Arduino)

Obtener mediciones en tiempo real de temperatura y velocidad

3. MARCO TEÓRICO:

ARDUINO

Arduino es una plataforma electrónica abierta para la creación de prototipos,

basada en el software y hardware libre, flexible y fácil de implementar. Su

filosofía de trabajo es DIY (Do It Yourself; hazlo tú mismo) y existen en el

mercado multitud de sensores, controladores y placas para desarrollar

proyectos de forma rápida y sencilla.

El hardware de arduino consiste en una placa con un microprocesador Atmel

y diferentes puertos de entrada y salida. Los microprocesadores más usados

son el Atmega168, Atmega328, Atmega1280, Atmega8 que, por su sencillez

y bajo coste, permiten el desarrollo de proyectos y prototipos a un coste

relativamente bajo.

El lenguaje de programación de Arduino está basado en Wiring, el cual

proviene de C#.

La placa de Arduino puede ser alimentada a través del USB o de una fuente

de alimentación externa, de tal forma que puede trabajar de modo

independiente sin necesidad de un PC.

Las diferentes entradas pueden conectarse a una gran variedad de sensores

existentes y puede interactuar con prácticamente cualquier sistema

electrónico. 

Figura 1. Microcontrolador Programable (Arduino)

Fuente: www.arduino.com

Autor: arduinoBoardUno

SENSOR OPTOACOPLADOR:

Figura 2. Opto acoplador

Fuente: www.electronicoscaldas.com

Autor: Electrónicos Caldas

Características:

Foto interruptor de ranura o herradura.

Salida a fototransistor.

Tamaño compacto.

Pin de posicionamiento para evitar desalineación.

Luz infrarroja.

Corriente de LED en directo max: 50mA

Voltaje inverso del LED max: 6V

Voltaje colector-emisor max: 35 V

Corriente de colector max: 20 mA

Tiempo de respuesta: 50 us

Cumple directiva RoHS

Aplicaciones:

Detección de posición

Medición de revoluciones.

SENSOR DE TEMPERATURA:

El LM35 es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1ºC.

Su rango de medición abarca desde -55°C hasta 150°C. La salida es lineal y

cada grado centígrado equivale a 10mV, por lo tanto:

150ºC = 1500mV

-55ºC = -550Mv

Sus características más relevantes son:

Está calibrado directamente en grados Celsius.

La tensión de salida es proporcional a la temperatura.

Tiene una precisión garantizada de 0.5°C a 25°C.

Baja impedancia de salida.

Baja corriente de alimentación (60uA).

Bajo coste

Figura 3. Sensor de temperatura LM35

Fuente: www.webtrocino.com

Autor: Webtronico

Motor DC de 12 Voltios:

Perfecto para:

Coches RC, robots, proyectos estudiantiles.

200 max RPM bola de cojinete.

Funcionamiento silencioso.

Control de velocidad excepcional.

Temperatura de funcionamiento: -10ºC mínima, 60º C máxima

Figura 4. Motor DC de 12 Voltios

Fuente: www.batteryspace.com

Autor: AA Portable Power Corp

4. RESULTADOS ESPERADOS:

Para realizar un control que se aplique la temperatura y la velocidad se

desarrolló un sistema que mientras el sensor de temperatura marque un

rango el motor se enciende o se apaga es decir:

El motor se encenderá siempre y cuando la temperatura sobrepase los 30º C

y se mostrara un mensaje en el LCD afirmando esta condición.

Cuando la temperatura tenga un valor menor a 30º C el motor se detendrá y

mostrara en el LCD su estado actual.

ESQUEMAS Y SOLUCIONES:

Figura 5. Sistema de medición de temperatura y velocidad

Fuente: Practica de instrumentación

Autor: Elaboración Propia

Programa desarrollado en software libre Arduino:

int Calc; int hallsensor = 2; int in = 0; byte pinOut = 10; typedef struct{ char fantype; unsigned int fandiv; }fanspec; fanspec fanspace[3]={{0,1},{1,2},{2,8}}; char fan = 1; float temperatura = 0; //variable para la temperatura // wq2aint fan = 8; //pin digital donde conectar el motor void rpm () { NbTopsFan++; } void setup(){ Serial.begin (9600); //inicia comunicacion serial pinMode(pinOut, OUTPUT); pinMode(hallsensor, INPUT); Serial.begin(9600); attachInterrupt(0, rpm, RISING); } void loop(){ //Calcula la temperatura usando como referencia 5v temperatura = (5.0 * analogRead(0)*100.0)/1023.0; //esto mide las revoluciones NbTopsFan = 0; sei(); delay (1000); cli(); Calc = ((NbTopsFan * 60)/fanspace[fan].fandiv); Serial.print (temperatura, DEC); //escribe la temperatura en el serial Serial.print (" GRADOS\r\n"); Serial.print (Calc, DEC); Serial.print (" rpm\r\n"); // leer dato si disponible if(Serial.available()){ in = Serial.read(); // escribir en el pin analogWrite(pinOut, in); }

5. CONCLUSIONES:

Mediante investigaciones se da por conclusión de que una manera práctica y

económica para medir velocidad y temperatura se usa un opto acoplador y

un LM35.

En la programación de la aplicación de medición de velocidad y temperatura

se realiza en ARDUINO (software libre para microcontrolador programable),

en cual con las condiciones y el adecuado procesamiento de la señal

adquirida se obtiene las líneas de comando para nuestra aplicación.

6. RECOMENDACIONES:

Se recomienda a las personas interesadas el uso de un buen procesador en

las PCs para un mejor desarrollo del programa.

La utilización adecuada de los puertos analógicos-digitales en el

microcontrolador programable debe ser muy bien identificadas para no

generar problemas en dicha tarjeta.

Se debe tener en cuenta además el puerto serial al conectar el Arduino con

la PC, porque al no estar activo el puerto este generará conflictos.

7. Bibliografía:

batteryspace. (2012). www.batteryspace.com. Obtenido de dcmotorhightorquemini:

www.batteryspace.com/dcmotorhightorquemini12vdcgearmotor200rpmforhobbyproj

ects.aspx

botscience.net. (2013). BOTScience. Obtenido de BOTScience:

http://botscience.net/store/index.php?route=product/product&product_id=70

electronicoscaldas. (s.f.). www.electronicoscaldas.com. Obtenido de optoacoplador-

fotointerruptor: www.electronicoscaldas.com/infrarrojos/226-optoacoplador-

fotointerruptor-gp1s094hcz0f.html

gobierno de canarias. (05 de mayo de 2013).

http://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ecoblog/ralvgon/files/2013/05/Caracter

%C3%ADsticas-Arduino.pdf.